【6063铝管厂家】无限元法剖析大型扁宽铝型材挤压筒的受力
【6063铝管厂家】无限元法剖析大型扁宽铝型材挤压筒的受力
各层过盈量对较大 等效应力值的危害但工作中标准十分严苛，假如设计方案不科学便会造成比较严重的应力，进而减少其使用期限。危害扁挤压成型筒內部等效应力尺寸和遍布的要素许多，在其中包含扁挤压成型筒的直径、内螺纹规格及样子、分层次规格、各层的安装过盈量和承担的较大 比压。当机器设备选中之后，扁挤压成型筒的直径规格将遭受一定的限定。比压的尺寸危害铝型材的生产制造范畴，一般 扁挤压成型筒设计方案中考虑到比压不超500MPa。因此 有效的扁挤压成型筒的构造规格，如扁挤压成型筒的分层次规格、各层的安装过盈量，能在一定的范畴内减少筒身体等效应力的最高值。另外，文中在构造主要参数提升的基本上，进一步科学研究了内螺纹样子转变对等效应力最高值的危害规律性。进一步减少等效电路最高值，减轻扁挤压成型筒 内腔的应力，提升挤压成型筒扁挤压成型筒的使用期限。
1 扁挤压成型筒有限元分析实体模型的创建[1，3，5] 本科学研究关键对于配备于80MN连续挤压机上的三层预应力钢筋构造的扁挤压成型筒节，筒节原材料采用5Cr5CoSiV1，其构造规格如图所示1所显示：图上L=670Mm,W=270Mm,R3=900Mm。
1.1 有限元分析实体模型 创建结构力学业实体模型的基本上假定为：
①因为扁挤压成型筒在径向（z向）的形变相对性于xoy平面图内的形变小得多，因而文中简单化为平面图内形变难题考試。
②假定挤压成型胚料对挤压成型筒内腔功效的工作压力为分布工作压力。
③不考虑到扁挤压成型筒的加温孔及其各种各样加工工艺孔和健槽的危害。
④测算气体压力功效时，将组合体视作一个总体、无互相错动和分离出来。⑤因为样子对称性，取1/4开展测算，那样能够减少刚度矩阵的尺寸，减少测算量和時间。结构力学实体模型如图2所显示。
图为：铝合金型材扁挤压成型筒结构示意图及有限元分析实体模型平面图
模貝内螺纹样子平面图及各层薄厚对较大 等效应力值的危害
充分考虑提升便捷和可行性分析，可靠性设计内螺纹几何图形样子时，选用椭圆曲线来替代内螺纹内螺纹弧形开展提升。图3所显示是选用椭圆曲线来替代内螺纹两边面的半弧形。
测算全过程选用主要参数e叙述扁挤压成型筒内螺纹衔接弧形的几何图形外观设计。当椭圆形度e=1时，表明衔接弧形为半圆形。 因扁挤压成型筒内螺纹的样子独特，为曲线图界限。为了更好地提升精密度，选用八连接点四边形等参模块，这类模块不但提升了內部精度，还能不错的仿真模拟构造的曲线图界限。
1.2 有限元分析测算
为了更好地剖析各要素的危害规律性，之内套外半经、中套外半经、内中套相对性过盈量与立外衣相对性过盈量为设计方案自变量。目标函数为使挤压成型工作中时筒身体等效应力最高值和安装后等效应力最高值另外最少，而且不超过原材料的抗剪强度。筒节原材料5Cr5CoSiV1钢，在500℃的强度极限为1460MPa。 扁挤压成型筒的全部挤压成型全过程随着着溫度转变，依据测算剖析3 得知，一般状况下，内应力在扁挤压成型筒内应力处的内应力的危害较大 不超过200 MPa。因此 明确安装计划方案时由过盈量产生的较大 安装地应力应低于1260 MPa。
2 构造主要参数对地应力遍布的危害以及提升
运用自创手机软件[3] 开展测算。测算时将内螺纹规格样子和外桶直径固定不动不会改变。剖析各层规格和过盈量的危害规律性。
2.1 分层次规格的危害
图4所显示为扁挤压成型筒各层筒节薄厚对较大 等效应力的危害，从图中数据能够看得出伴随着内垫外半经的扩大，安装的较大 等效应力快速减少，而工作中时的组成较大 等法律效力快速扩大。伴随着中套外半经的扩大，安装的较大 等效应力迟缓减少，而工作中时的组成较大 等效应力迟缓减少。安装造成的较大 等效应力标值转变面与工作中时较大 等效电路标值转变面有一交线，两标值面的交线表明安装较大 等效应力与工作中较大 等效应力相同，以内压取500 MPa的状况时，交线住所相匹配的地应力数值1000 MPa上下，小于原材料的抗剪强度。因而在扁挤压成型筒的设计方案时，构造参取交线所相匹配的内垫直径和中套直径为最好。
2.2 各层过盈量的危害
图5所显示为各层筒节相对性过盈量对较大 等效应力值的危害。从图能够看得出，伴随着内中套的相对性过盈量的提升，安装的较大 等效应力随着扩大，而工作中时的组成较大 等效应力迟缓减少。而伴随着中外衣相对性过盈量的提升，安装的较大 等效应力快速扩大，而工作中时的组成较大 等效应力迟缓减少。安装时较大 等效应力标值转变面与工作中时较大 等效应力标值转变面趋于交叉，在这里交线周边的相对性过盈量标值是比较理想的相对性过盈量赋值，可是相对性于不一样分层次规格交线的位值略有不同。
各层过盈量对较大 等效应力值的危害
计划方案2的安装等效应力遍布与 安装计划方案2的工作中等效应力遍布
综合性考虑到各层规格的挑选和相对性过盈量的赋值就能获得提升的方案设计。
2.3 构造主要参数的提升
依据之上对扁挤压成型筒安装主要参数的剖析可得到80MN连续挤压机用内螺纹规格为◇670×270Mm，直径为900Mm的扁挤压成型筒的比较适合的构造主要参数如表1所显示。在其中：R1为内筒直径、R2为中筒直径、δ1为内中套相对性过盈量、δ2为中外衣相对性盈量、σs1安装等效应力、σs2为工作中等效应力。由表 1由此可见，计划方案2是最佳主要参数组成。图6、图7所显示为计划方案2安装时和工作中时的等效应力遍布[3] 。从图上能够看得出扁挤压成型筒各层的较大 安装等效应力值和工作中较大 安装等效应力十分不匀称，地应力最高值集中化以内孔短轴角点处。
3 内螺纹样子对地应力遍布的危害以及提升
运用自创的有限元手机软件对扁挤压成型筒内螺纹选择不一样的椭圆形度开展测算，并科学研究扁挤压成型筒筒身体的地应力遍布。测算中扁挤压成型筒内受的比压为500 MPa。数值如表2所显示。由表2可看得出，扁挤压成型筒内螺纹样子对地应力最高值的危害是很显著的，随内螺纹椭圆形度的转变，各层筒节地应力遍布都发生改变。转变特性为：伴随着内螺纹椭圆形度的扩大，中高层、表层筒身体的较大 等效应力在安装情况下慢慢减少，在运行状态下慢慢扩大，可是，扁挤压成型筒的里层筒节的变化趋势较为独特，伴随着内螺纹椭圆形度的扩大，扁挤压成型筒内垫的较大 等效应力不论是在安装后或是运行状态下，全是先减少后扩大。在全部转变全过程中有一个极小值。 因为扁挤压成型筒内较大 等效应力遍布在挤压成型筒内腔上。因而，进一步科学研究扁挤压成型筒内腔等效应力的变化趋势， 能更强的剖析扁挤压成型筒以内孔样子更改时的危害规律性。
图8为扁挤压成型筒安装后，不一样的内螺纹椭圆形度下，挤压成型筒内腔沿反方向方位的等效应力转变趋势图。横坐标轴为反方向方位转动视角。由图8由此可见，扁挤压成型筒的等效应力第一个最高值在内腔起点处。随反方向方位视角的扩大，等效应力随着减少，当转到一定视角时等效应力又会慢慢扩大产生第二个最高值，随后等效应力会迅速减少，当视角转至50º之后等效应力已降到很低。此外，等效应力值尺寸受内螺纹椭圆形度转变的危害很大，当椭圆形数为1.0时，即内螺纹过多弧形为半圆形时，安装较大 等效应力点在内腔起点处即第一个最高值处，标值为1072MPa，极小值接近于零，较大 与最少等效应力的差为1060 MPa。伴随着椭圆形度的慢慢扩大，等效应力的第一个最高值慢慢减少，而第二个最高值慢慢扩大。当椭圆形度扩大到1.6周边时，2个最高值互相贴近，等效应力最高值减少到874 MPa。假如再次扩大椭圆形度，内腔的第二个最高值再次升高，较大 等效应力值可能慢慢扩大，内腔等效应力最高值与极小值的差也随着扩大。
图9为不一样的内螺纹椭圆形度扁挤压成型筒在运行状态下，挤压成型筒内腔沿反方向方位的等效应力转变趋势图。其转变特性与扁挤压成型筒在安装后满载情况的转变特性基本一致，较大 工作中等效应力转变的大转折为椭圆形度1.4处，这时等效应力的最高值为914 MPa。
在扁挤压成型筒内螺纹样子设计方案时，应秉着使扁挤压成型筒在安装后和工作中时需造成的较大 等效应力都较小的标准来选择椭圆形度。依据之上测算和剖析得知，当内孔椭圆形数为1.4时扁挤压成型筒承受力情况更为理想化。
由前边剖析，内螺纹样子的调节可能进一步提升扁挤压成型筒内的地应力遍布。在提升后的内螺纹样子基本上，进一步优化结构主要参数，做到进一步减少较大 等效应力值。表3所显示为进一步提升后的数值：由表3可看得出进一步提升后的较大 等效应力值减少到885 MPa，降低力度为14.5%。
充分考虑具体生产制造中扁挤压成型筒内螺纹凹模的生产加工难题，可选用2段弧形来类似的替代椭圆曲线。
小结：
文中运用有限元原理对面盈安装扁挤压成型筒的构造主要参数开展了系统软件的剖析。得到了不一样安装主要参数下的扁挤压成型筒在安装后及工作中时的內部地应力遍布和较大 等法律效力的变化趋势。并进一步科学研究和剖析扁挤压成型筒的内螺纹样子对等效应力的最高值的危害，得到了内螺纹样子转变对等效应力最高值的危害规律性。根据主要参数提升，获得了最好的构造主要参数和内螺纹椭圆形度。
返回新闻列表
各层过盈量对较大 等效应力值的危害但工作中标准十分严苛，假如设计方案不科学便会造成比较严重的应力，进而减少其使用期限。危害扁挤压成型筒內部等效应力尺寸和遍布的要素许多，在其中包含扁挤压成型筒的直径、内螺纹规格及样子、分层次规格、各层的安装过盈量和承担的较大 比压。当机器设备选中之后，扁挤压成型筒的直径规格将遭受一定的限定。比压的尺寸危害铝型材的生产制造范畴，一般 扁挤压成型筒设计方案中考虑到比压不超500MPa。因此 有效的扁挤压成型筒的构造规格，如扁挤压成型筒的分层次规格、各层的安装过盈量，能在一定的范畴内减少筒身体等效应力的最高值。另外，文中在构造主要参数提升的基本上，进一步科学研究了内螺纹样子转变对等效应力最高值的危害规律性。进一步减少等效电路最高值，减轻扁挤压成型筒 内腔的应力，提升挤压成型筒扁挤压成型筒的使用期限。
1 扁挤压成型筒有限元分析实体模型的创建[1，3，5] 本科学研究关键对于配备于80MN连续挤压机上的三层预应力钢筋构造的扁挤压成型筒节，筒节原材料采用5Cr5CoSiV1，其构造规格如图所示1所显示：图上L=670Mm,W=270Mm,R3=900Mm。
1.1 有限元分析实体模型 创建结构力学业实体模型的基本上假定为：
①因为扁挤压成型筒在径向（z向）的形变相对性于xoy平面图内的形变小得多，因而文中简单化为平面图内形变难题考試。
②假定挤压成型胚料对挤压成型筒内腔功效的工作压力为分布工作压力。
③不考虑到扁挤压成型筒的加温孔及其各种各样加工工艺孔和健槽的危害。
④测算气体压力功效时，将组合体视作一个总体、无互相错动和分离出来。⑤因为样子对称性，取1/4开展测算，那样能够减少刚度矩阵的尺寸，减少测算量和時间。结构力学实体模型如图2所显示。
图为：铝合金型材扁挤压成型筒结构示意图及有限元分析实体模型平面图
模貝内螺纹样子平面图及各层薄厚对较大 等效应力值的危害
充分考虑提升便捷和可行性分析，可靠性设计内螺纹几何图形样子时，选用椭圆曲线来替代内螺纹内螺纹弧形开展提升。图3所显示是选用椭圆曲线来替代内螺纹两边面的半弧形。
测算全过程选用主要参数e叙述扁挤压成型筒内螺纹衔接弧形的几何图形外观设计。当椭圆形度e=1时，表明衔接弧形为半圆形。 因扁挤压成型筒内螺纹的样子独特，为曲线图界限。为了更好地提升精密度，选用八连接点四边形等参模块，这类模块不但提升了內部精度，还能不错的仿真模拟构造的曲线图界限。
1.2 有限元分析测算
为了更好地剖析各要素的危害规律性，之内套外半经、中套外半经、内中套相对性过盈量与立外衣相对性过盈量为设计方案自变量。目标函数为使挤压成型工作中时筒身体等效应力最高值和安装后等效应力最高值另外最少，而且不超过原材料的抗剪强度。筒节原材料5Cr5CoSiV1钢，在500℃的强度极限为1460MPa。 扁挤压成型筒的全部挤压成型全过程随着着溫度转变，依据测算剖析3 得知，一般状况下，内应力在扁挤压成型筒内应力处的内应力的危害较大 不超过200 MPa。因此 明确安装计划方案时由过盈量产生的较大 安装地应力应低于1260 MPa。
2 构造主要参数对地应力遍布的危害以及提升
运用自创手机软件[3] 开展测算。测算时将内螺纹规格样子和外桶直径固定不动不会改变。剖析各层规格和过盈量的危害规律性。
2.1 分层次规格的危害
图4所显示为扁挤压成型筒各层筒节薄厚对较大 等效应力的危害，从图中数据能够看得出伴随着内垫外半经的扩大，安装的较大 等效应力快速减少，而工作中时的组成较大 等法律效力快速扩大。伴随着中套外半经的扩大，安装的较大 等效应力迟缓减少，而工作中时的组成较大 等效应力迟缓减少。安装造成的较大 等效应力标值转变面与工作中时较大 等效电路标值转变面有一交线，两标值面的交线表明安装较大 等效应力与工作中较大 等效应力相同，以内压取500 MPa的状况时，交线住所相匹配的地应力数值1000 MPa上下，小于原材料的抗剪强度。因而在扁挤压成型筒的设计方案时，构造参取交线所相匹配的内垫直径和中套直径为最好。
2.2 各层过盈量的危害
图5所显示为各层筒节相对性过盈量对较大 等效应力值的危害。从图能够看得出，伴随着内中套的相对性过盈量的提升，安装的较大 等效应力随着扩大，而工作中时的组成较大 等效应力迟缓减少。而伴随着中外衣相对性过盈量的提升，安装的较大 等效应力快速扩大，而工作中时的组成较大 等效应力迟缓减少。安装时较大 等效应力标值转变面与工作中时较大 等效应力标值转变面趋于交叉，在这里交线周边的相对性过盈量标值是比较理想的相对性过盈量赋值，可是相对性于不一样分层次规格交线的位值略有不同。
各层过盈量对较大 等效应力值的危害
计划方案2的安装等效应力遍布与 安装计划方案2的工作中等效应力遍布
综合性考虑到各层规格的挑选和相对性过盈量的赋值就能获得提升的方案设计。
2.3 构造主要参数的提升
依据之上对扁挤压成型筒安装主要参数的剖析可得到80MN连续挤压机用内螺纹规格为◇670×270Mm，直径为900Mm的扁挤压成型筒的比较适合的构造主要参数如表1所显示。在其中：R1为内筒直径、R2为中筒直径、δ1为内中套相对性过盈量、δ2为中外衣相对性盈量、σs1安装等效应力、σs2为工作中等效应力。由表 1由此可见，计划方案2是最佳主要参数组成。图6、图7所显示为计划方案2安装时和工作中时的等效应力遍布[3] 。从图上能够看得出扁挤压成型筒各层的较大 安装等效应力值和工作中较大 安装等效应力十分不匀称，地应力最高值集中化以内孔短轴角点处。
3 内螺纹样子对地应力遍布的危害以及提升
运用自创的有限元手机软件对扁挤压成型筒内螺纹选择不一样的椭圆形度开展测算，并科学研究扁挤压成型筒筒身体的地应力遍布。测算中扁挤压成型筒内受的比压为500 MPa。数值如表2所显示。由表2可看得出，扁挤压成型筒内螺纹样子对地应力最高值的危害是很显著的，随内螺纹椭圆形度的转变，各层筒节地应力遍布都发生改变。转变特性为：伴随着内螺纹椭圆形度的扩大，中高层、表层筒身体的较大 等效应力在安装情况下慢慢减少，在运行状态下慢慢扩大，可是，扁挤压成型筒的里层筒节的变化趋势较为独特，伴随着内螺纹椭圆形度的扩大，扁挤压成型筒内垫的较大 等效应力不论是在安装后或是运行状态下，全是先减少后扩大。在全部转变全过程中有一个极小值。 因为扁挤压成型筒内较大 等效应力遍布在挤压成型筒内腔上。因而，进一步科学研究扁挤压成型筒内腔等效应力的变化趋势， 能更强的剖析扁挤压成型筒以内孔样子更改时的危害规律性。
图8为扁挤压成型筒安装后，不一样的内螺纹椭圆形度下，挤压成型筒内腔沿反方向方位的等效应力转变趋势图。横坐标轴为反方向方位转动视角。由图8由此可见，扁挤压成型筒的等效应力第一个最高值在内腔起点处。随反方向方位视角的扩大，等效应力随着减少，当转到一定视角时等效应力又会慢慢扩大产生第二个最高值，随后等效应力会迅速减少，当视角转至50º之后等效应力已降到很低。此外，等效应力值尺寸受内螺纹椭圆形度转变的危害很大，当椭圆形数为1.0时，即内螺纹过多弧形为半圆形时，安装较大 等效应力点在内腔起点处即第一个最高值处，标值为1072MPa，极小值接近于零，较大 与最少等效应力的差为1060 MPa。伴随着椭圆形度的慢慢扩大，等效应力的第一个最高值慢慢减少，而第二个最高值慢慢扩大。当椭圆形度扩大到1.6周边时，2个最高值互相贴近，等效应力最高值减少到874 MPa。假如再次扩大椭圆形度，内腔的第二个最高值再次升高，较大 等效应力值可能慢慢扩大，内腔等效应力最高值与极小值的差也随着扩大。
图9为不一样的内螺纹椭圆形度扁挤压成型筒在运行状态下，挤压成型筒内腔沿反方向方位的等效应力转变趋势图。其转变特性与扁挤压成型筒在安装后满载情况的转变特性基本一致，较大 工作中等效应力转变的大转折为椭圆形度1.4处，这时等效应力的最高值为914 MPa。
在扁挤压成型筒内螺纹样子设计方案时，应秉着使扁挤压成型筒在安装后和工作中时需造成的较大 等效应力都较小的标准来选择椭圆形度。依据之上测算和剖析得知，当内孔椭圆形数为1.4时扁挤压成型筒承受力情况更为理想化。
由前边剖析，内螺纹样子的调节可能进一步提升扁挤压成型筒内的地应力遍布。在提升后的内螺纹样子基本上，进一步优化结构主要参数，做到进一步减少较大 等效应力值。表3所显示为进一步提升后的数值：由表3可看得出进一步提升后的较大 等效应力值减少到885 MPa，降低力度为14.5%。
充分考虑具体生产制造中扁挤压成型筒内螺纹凹模的生产加工难题，可选用2段弧形来类似的替代椭圆曲线。
小结：
文中运用有限元原理对面盈安装扁挤压成型筒的构造主要参数开展了系统软件的剖析。得到了不一样安装主要参数下的扁挤压成型筒在安装后及工作中时的內部地应力遍布和较大 等法律效力的变化趋势。并进一步科学研究和剖析扁挤压成型筒的内螺纹样子对等效应力的最高值的危害，得到了内螺纹样子转变对等效应力最高值的危害规律性。根据主要参数提升，获得了最好的构造主要参数和内螺纹椭圆形度。
